快速过一遍计算机网络

今天来总结一下面试中经常遇到的有关计算机网络的面试题，主要有以下知识点：

• OSI 与 TCP/IP 各层的结构与功能, 都有哪些协议?
• TCP 三次握手和四次挥手
• TCP 和 UDP 协议的区别
• “
• “
• “

OSI 与 TCP/IP 各层的结构与功能, 都有哪些协议？

学习计算机网络时我们一般采用折中的办法，也就是中和 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，这样既简洁又能将概念阐述清楚。

结合互联网的情况，自上而下地，非常简要的介绍一下各层的作用。

应用层

应用层 (application-layer）的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。在互联网中应用层协议很多，如域名系统DNS，支持万维网应用的HTTP 协议等等。我们把应用层交互的数据单元称为报文。

运输层

运输层 (transport layer) 的主要任务就是负责向两台主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务。

运输层主要使用以下两种协议:

1. 传输控制协议 TCP（Transmission Control Protocol）– 提供 面向连接 的，可靠的 数据传输服务。
2. 用户数据协议 UDP（User Datagram Protocol）– 提供 无连接 的，尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性）。

网络层

在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。
在发送数据时，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组和包进行传送。在 TCP/IP 体系结构中，由于网络层使用 IP 协议，因此分组也叫 IP 数据报，简称数据报。

数据链路层

数据链路层 (data link layer) 通常简称为链路层。两台主机之间的数据传输，总是在一段一段的链路上传送的，这就需要使用专门的链路层的协议。在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。

物理层

物理层 (physical layer) 的作用是实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送，尽可能屏蔽掉具体传输介质和物理设备的差异。

总结以下就是下面这张图

TCP 三次握手

为了准确无误地把数据送达目标处，TCP 协议采用了三次握手策略。

• 客户端–发送带有 SYN 标志的数据包 ——> 一次握手–服务端
• 服务端–发送带有 SYN/ACK 标志的数据包——> 二次握手–客户端
• 客户端–发送带有带有 ACK 标志的数据包——> 三次握手–服务端

为什么要三次握手

三次握手的目的是建立可靠的通信信道，说到通讯，简单来说就是数据的发送与接收，而三次握手最主要的目的就是双方确认自己与对方的发送与接收是正常的。

三次握手就能确认双方收发功能都正常，缺一不可。

为什么 TCP 链接需要三次握手，两次不可以么，为什么？

为了防止 已失效的链接请求报文突然又传送到了服务端，因而产生错误。

客户端发出的连接请求报文并未丢失，而是在某个网络节点长时间滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达 Server。这时，Server 误以为这是 Client 发出的一个新的连接请求，于是就向客户端发送确认数据包，同意建立连接。若不采用“三次握手 ”，那么只要 Server 发出确认数据包，新的连接就建立了。由于 client 此时并未发出建立连接的请求，所以其不会理睬 Server 的确认，也不与 Server 通信；而这时 Server 一直在等待 Client 的请求，这样 Server 就白白浪费了一定的资源。若采用“ 三次握手”，在这种情况下，由于 Server 端没有收到来自客户端的确认，则就会知道 Client 并没有要求建立请求，就不会建立连接。

TCP 四次挥手

断开一个 TCP 连接则需要“四次挥手”：

• 客户端 - 发送一个 FIN，用来关闭客户端到服务器的数据传送
• 服务器 - 收到这个 FIN，它发回一 个 ACK，确认序号为收到的序号加 1。和 SYN 一样，一个 FIN 将占用一个序号
• 服务器 - 关闭与客户端的连接，发送一个 FIN 给客户端
• 客户端 - 发回 ACK 报文确认，并将确认序号设置为收到序号加 1

为什么要四次挥手

任何一方都可以在数据传送结束后发出连接释放的通知，待对方确认后进入半关闭状态。当另一方也没有数据再发送的时候，则发出连接释放通知，对方确认后就完全关闭了 TCP 连接。

TCP 和 UDP 协议的区别

UDP 在传送数据之前不需要先建立连接，远地主机在收到 UDP 报文后，不需要给出任何确认。虽然 UDP 不提供可靠交付，但在某些情况下 UDP 确是一种最有效的工作方式（一般用于即时通信），比如：QQ 语音、QQ 视频、直播等等

TCP 提供面向连接的服务。在传送数据之前必须先建立连接，数据传送结束后要释放连接。TCP 不提供广播或多播服务。由于 TCP 要提供可靠的，面向连接的传输服务（TCP 的可靠体现在 TCP 在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源），这一难以避免增加了许多开销，如确认，流量控制，计时器以及连接管理等。这不仅使协议数据单元的首部增大很多，还要占用许多处理机资源。TCP 一般用于文件传输、发送和接收邮件、远程登录等场景。

参考

快速过一遍计算机网络